第八章习题参考答案
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第八章习题参考答案图8.58 题1图1.解答:对图(a ),根据运放虚短、虚断的特点可以得到U o1 -22-020k Q 进一步可以求得对图(C ),根据运放的虚短、虚断特性容易求得2.电路如图8.59所示,集成运放输出电压的最大幅值为 求出下列各种情况下的输出电压。
(1) R 2短路;(2) R g 短路;(3) R 4短路;(4) R 4断路。
oF --- a ----------- ---------•——O— -亠—Uo1+——Uo2+(b) "l0k QU o1 =6V对图(b ),根据运放虚短、虚断的特点可以得到2V -0 _ 10k Q - U o2 -2V 20k Q进一步可以求得 U o2 =6VU o3 =2V±14V, U i 为2V 的直流信号,分别 (a)20k CU o3(c)2V1.设图8.58中A 均为理想运算放大器,试求各电路的输出电压。
10k C2Ok 010k C 20k Q当稳压管 VZ 的稳定电压值U z >10V 时,U P =U k ,输出电压表达式为U oI R i 厂(2)U z =1.5V <10V ,故输出电压表达式为8.60所示电路,设A 为理想集成运算放大器。
写出U 。
的表达式;若R f =3k C ,R i =1.5k C ,R 2=1k C ,稳压管VZ 的稳定电压值 U z =1.5V ,求U 。
的值。
(1)图中的集成运算放大器组成了同相比例运算电路,其输出电压表达式为R i 厂2.解答: (1) R 2|U M =0时可以得到{U o 慣=0U i ,求得 U o = —4V一 RR 3=0时可以得到j UM[U oR 2U i 一 V R i=U MR 4 =0时R 2支路无电流,放大电路相当于开环应用, U o =-14VR 4 =处时可以得到3.如图 (1)(2)3.解答: U o当稳压管 VZ 的稳定电压值U z <10V 时, U p =U z ,输出电压表达式为U oJ z8.60 题3图图(3)当滑动端在最下端时,有 R W =1Ok 0,R W =0代入(町式可得(R f [ U o = 1 UI R1丿将 R f =3k C , R =1.5k f3, U z =1.5V 代入上式得尸 3k O 、UV+T ^r 5v "5v4.如图8.61所示电路中,A 为理想运算放大器,已知R i =R W =10kO ,R 2=20kC ,U i =1V ,输出电压的最大值为 ±12V,试分别求出当电位器 R W 的滑动端移到最上端、中间位置和最小端时的输出电压 U 。
的值。
4.解答:设滑动电阻的滑动端的电压为 U W ,由运放的虚短和虚断特性可知故流经电位器滑动端上部 R :的电流为R 1可得输出电压为U 。
= -26 =-2VU 。
= 7.55=7.52再设流经电位器滑动端下部 R W 的电流为PPI wU i可一 PPI WU w R WU w■RTrrW」「(1R 1R W 丿(1)当滑动端在最上端时,有RW =0,R W = 10k O 代入(町式可得(2 )当滑动端在中间位置时,有R W =R : =5k 0,代入E)式可得U oUo =i w +R W I实际上,当电位器的滑动端在最下端时,运算放大器R 2由于运放为理想运放,即开环电压增益A u,因此输出电压为U o =Au(U +-U _)=oc但是根据题意,输出电压的最大值为 ±12V,因此在情况(3)中,当输入为正时,输出电压为12V ,输入为负时,输出为 -12V 。
5. 求证:如图8.62所示,有两个运算放大器组成的电路的输入电阻相当于一个电容,电容 值为C i =C i h +理。
I R i 丿即可得等效电容为Ci"Cl V MA 的负输入端的输入电压为U-=R 2 +R U i5.解答:运放两输入端虚短,所以第一级运放的输出与输入相同。
设输入电流为 i c ,由于第二级运放输入端虚地,则有如下关系式成立。
C d (u i —u o i c =C i ------------------dt 0-u 。
R 2U i R i可求得输入、输出关系为U oR 2 代入电流关系式i c =C idu -u dt/d u i =C i 丄dt+ R 2uR iI R 「丿 dtU o6.已知某电路的输出可以用表达式U o=3U3+4U2-7U i来表示,试用理想运算放大器来实现该电路的功能。
6.解答:根据已知的运算关系,可以知道当采用单个集成运放构成电路时,于同相输入端,而U i作用于反相输入端,如图8-1所示。
R i // R f =R2 // R3 // R4,得 R4 =90k fJ。
7.理想运放如图8.63所示,求:(1)(2)(3)U o U3、U2作用选取因为因为因为R f =1OOk f3,当 R i//R fU o=R河訐切U3 R f / R3 =3,R f / R2 =4,R f/R =7,故 R3 =33k fJ ;故 R2 =25k0故 R i =14k C若 U i=lmV, U2=1mV, U o= ?若U i=l.5mV,U2=1mV,U o= ?求该差动电路的共模抑制比。
根据o =R2 // R3 // R4,则有117.解答:(1 )分析电路,容易求出90U o = --------------- U 210+90因为U , =U 2为共模情况,所以有U 。
=9.45>a.5mV-9.5>MmV =4.675mV(3)由(2)可得U o =9.45(U c +U d /2)—9.5(U c —5/2 )=-0.O5U c +18.956/2所以所求共模抑制比为U 4A 1 =U -A 1U 0A 3TR1T U 亠 T R2T U i1,得到(2)输出电压为A C =-0.05■ 1+95=9.45mV-9.5mV =-0.05mVI 10丿 10CMRR 签=189.58.电路如图8.64所示, 8.解答: 因为运放是理想的,所以有由通路 U i2T R2T U 祗 T R,—? GND*2 -U-A2七3=U .A 3,得到R i=U o= U i2U"1R 1 +R 2U i2由通路试分别求出输出电压与输入电压的关系设运放为理想器件, 图8.64 题8图由通路U OA 2 T R 2 T u 厶T Ri T u OA 3,得到根据上式可得由通路GND T Ri T U 上2 T R 2T U OA 2,得到根据上式可得将上面计算的结果代入,得到输出电压为9. 电路如图8.65( a )所示。
电容器上的初始电压为 (1) 这是一个什么电路?(2) 画出在图题8.65 (b )给定的输入电压作用下的输出波形。
根据上式可得U O A3 -U^IR 1=U A -U iiU O A3R , +R 2=R 2-^:Ui1U O A 2 -U i2—U oA3U -U R 2Ui2 -U oA3R iO-U o U o-uoA 2R 2 —U oR-U + R 2oA 2R iR i +R 2 y i2亠U R i +R 2i10V ,R=10k O ,C=0.1 阡,试求:9.解答:(1)这是一个积分运算电路。
(2)由虚短的概念可得波形如题9答案图所示。
U 。
U i/V2-2(b)图8.65 题9图又有U o =—U c 根据初始条件可以求出U iRpC1 1=-C Ji C dt N Ju i dtUc(0)=0U o1 t一 RC・0U i dt题9答案图10. 如图8.66所示电路。
试求:(1) 写出U o1、U o2与U i 之间的关系。
(2) u o 与u o1> u o2之间的关系。
10. 解答:(1)对于A i ,由反相比例运算电路有增益表达式为所以A i 的输出U oi 为R 2U o1 =A uf X u i =——UiR 1而A 2电路为微分电路,其输出电压满足u o2 一R 1C 业dtU o2 -U o1U o -U o2R — R整理有U o =2U o2 -U o1代入(1)的结论有U o YR 1C 叽 +吃U idt R 1简述该电路的特点。
当RL = RL 时,求差模电压增益 A ud = U o /U i 。
R 3 R 5(2)根据“虚短”概念,A 3同、反相端的电压相等,从而有11.在图8.67所示的电路中,设 A i 、A 2和A 3均为理想运放,回答以下问题: (1)U o调节哪个元件可改变放大器的共模抑制比,为什么?11. 解答:(1)该电路为仪用(测量)放大器电路,其特点为高输入阻抗,高共模抑制比, 高增益。
(2)由理想运放的“虚短”和“虚断”概念有当A 3的参数对称,即 \=字时,由于输入共模信号后 U oi=U o2,使得输出电压U o=0,R 3 R 5 从而共模放大倍数为零,共模抑制比可以为无穷大。
而当参数不对称时,共模放大倍数不为 零,从而大大降低了共模抑制比。
(4)首先在输入端加入差模信号,测得输出电压,代入公式求得差模放大倍数+U o(4) 简述测量该电路共模抑制比的实验步骤。
U N 1 —U N 2 =Ui =R i R+2R 2(UoTo2)则有U oi -U o2/=1 +V.输出电压为 R 4U R 3o1+Ri 〕__R 6__R 3 丿 R 5 + R eU o2 R 4R 3 + R 4-~Uo1〒RR eR 3R 5 +R 6 Uo2当R4虽时R3R5R 3 +R 4R 3R 6 R 5畑=R 4 —R 3则有输出电压为U o牛(U o1—U o2 讐 \ R 3R 3 I R 丿R 4差模电压放大倍数为 A ud=U ^=-R i (i +些 R A R i丿U i (3)调整艮〜R 6中的一个或多个,使R 4 R 3 工只6,即可改变放大器的共模抑制比。
RR 3A od ,再在输入端加入共模信号,测得输出电压,代入公式求得共模放大倍数12. 设图8.68电路中三极管的参数相同,各输入信号均大于零。
① 试说明各集成运放组成何种基本运算电路。
② 列出电路的输出电压与其输入电压之间关系的表达式。
8.68 题12图②图中,由于A i 是对数电路,则13.试求出图8.89所示电路的运算关系。
13. 解答:由图8.69所示电路,设运放 A 2的输出为U o2,可列出以下方程组K CMR —A od A ocA oc ,则可得U IR iR 4 CZFu o12.解答:①图中,A i 组成对数电路,A 2组成反相输入比例电路, A 3组成指数电路。